蓝花楹木质素-碳水化合物复合体在硫酸盐法蒸煮过程中的变化

以蓝花楹为原料提取木质素-碳水化合物复合体(LCC),并对LCC的结构进行分析,同时模拟硫酸盐法蒸煮过程,采用蒸煮的方法对LCC进行处理,并对处理后的产物进行红外光谱和核磁共振分析,研究蓝花楹LCC的结构变化,探讨其在硫酸盐法蒸煮过程中LCC的形成和降解情况。研究发现:蓝花楹LCC中的碳水化合物在蒸煮过程中非常不稳定,大部分发生降解,而蒸煮产物中含有对碱稳定的LCC结构,也含有新形成的LCC结构,这种新形成的LCC是5-5缩合型木质素结构与木聚糖形成的以化学键连接的LCC结构,且其对碱也非常稳定。

植物纤维原料及纸浆中的木素―碳水化合物复合体

造纸工业中所用的木质纤维原料主要是由纤维素、半纤维素和木素组成的。纤维聚合物之间存在相互作用。研究证明,在木材和纸浆中,部分木素和碳水化合物发生化学键联接形成木素―碳水化合物复合体结构。文章着重介绍了复合物中三种重要化学键的键型;结合前人的研究成果,综述了云杉木、杨木、麦草以及各种针叶木浆和阔叶木浆中的木素―碳水化合物复合体(LCC);此外,对LCC的形成机理和蒸煮过程中形成新LCC的可能性加以阐述。

木素—碳水化合物复合体的形成机理及化学结构的研究(I)——综纤维素存在下DHP的合成

以侧链α位带13C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷作为起始物 ,在实验室条件下模拟木素生物合成过程中木素—碳水化合物 (LCC)复合体的生物合成过程 ,得到带13C标记的DHP和综纤维素复合物 (DHPHC)。用高分辨率固体13C—NMR和红外光谱对DHPHC进行分析。红外分析显示 :该实验环境下用松柏醇葡萄糖苷合成的DHPHC同天然银杏木材木粉在组成和结构上很相似。

木素—碳水化合物复合体的形成机理及化学结构的研究(Ⅱ)——微晶纤维素和松柏醇-β-D葡萄糖苷存在下DHP的合成

为了探索木素在细胞壁内沉淀过程中与纤维素的相互作用 ,本研究在微晶纤维素存在下利用松柏醇 β D葡萄糖苷在辣根过氧化物酶等的催化作用下合成木素脱氢聚合物 (DHP)。采用二氯乙烷 -乙醇 (2 /1,V/V)和 8M尿素溶液进行预处理除去与碳水化合物之间没有化合物键连接的DHP ,从而获取纯的木素与纤维素的复合物。对提纯后的共聚产物的化学结构用FT -IR以及CP/MAS13 C -NMR进行表征 ,研究发现 :这种共聚物中的DHP不能被二氯乙烷 -乙醇 (2 /1,V/V)和 8M尿素溶液所溶解 ,在该共聚物中具有典型的纤维素结构 ,又含有芳香族结构 。

玉米秸秆苞叶与茎皮中磨木木质素和木素-碳水化合物复合体的傅里叶红外光谱分析

通过傅立叶红外光谱(FT-IR)对玉米秸秆苞叶和茎皮中的磨木木质素(MWL)和木素-碳水化合物复合体(LCC)的结构进行表征,明确玉米秸秆不同部位木质纤维素的结构。采用改良的Bjorkman方法,分别从玉米秸秆苞叶与茎皮部位提取分离到MWL和LCC,并通过FT-IR对其结构进行表征和分析。结果表明,两个部位中的MWL组成明显不同,茎皮木质素中的苯丙烷侧链上的支链结构以及苯环结构比重均高于苞叶木质素,而羟基、甲基和共轭羰基结构低于苞叶木质素。茎皮木质素结构中以紫丁香基结构单元为主,而苞叶木质素中主要以愈创木基结构单元为主。两个部位的LCC结构存在差异,苞叶LCC中的羟基含量高于茎皮LCC,甲基、亚甲基含量较茎皮LCC低;茎皮LCC中木质素与半纤维素连接强度明显高于苞叶LCC,因此可推断,茎皮中木质素与纤维素的分离难度大于苞叶。

三倍体毛白杨不同制浆方法浆中残留木素结构的变化

用硝基苯氧化法分析了三倍体毛白杨的木素单元结构,并对三倍体毛白杨进行了硫酸盐法和碱性亚钠-蒽醌法制浆,提取了两种未漂浆的浆中残留木素,用红外光谱和13C-NMR详细分析了其结构,研究结果表明:和普通毛白杨相此,三倍体毛白杨木素缩合型结构的比例较高;和硫酸盐法制浆相比,碱性亚钠-蒽醌法制得的浆中含有较少的木素缩合结构和木素-碳水化合物复合体(LCC),羧基含量较低。这些研究结果为进一步研究三倍体毛白杨浆漂白性能打下基础。

三倍体毛白杨木素结构特性的研究

为了深入了解三倍体毛白杨的制浆漂白性能,本研究用硝基苯氧化法分析了三倍体毛白杨的木素单元结构,并对三倍体毛白杨进行了硫酸盐法和碱性亚钠-蒽醌法制浆,提取了两种未漂浆的浆中残留木素,用红外光谱和13C-NMR详细分析了其结构,研究结果表明:和普通毛白杨相比,三倍体毛白杨木素缩合型结构的比例较高;和硫酸盐法制浆相比,碱性亚钠-蒽醌法制得的浆中含有较少的木素缩合结构和木素-碳水化合物复合体(LCC),羧基含量较低.这些研究结果为进一步研究三倍体毛白杨浆漂白性能打下基础.

LCC基凝胶材料的制备及其在人体肝细胞培养中的应用

以银杏、杨木和小麦秸秆的木质素-碳水化合物复合体（LCC）为原料,通过与丙三醇缩水甘油醚聚合的方法制备凝胶材料用于作生物多孔载体,对该生物载体的主要成分含量、化学结构以及表面形态进行分析。结果表明：以来自裸子植物和被子植物（阔叶木和禾本科材料）的三种LCC为原料可以制备适合人体肝细胞生长的生物载体,平均孔径约为80~120μm。用多孔生物载体进行人肝细胞培养,发现人肝细胞能够成功地在LCC基凝胶材料上生长,且细胞增殖较快,白蛋白分泌和葡萄糖代谢活性的测定结果表明肝细胞具有较高的代谢活性。研究结果表明LCC基多孔凝胶材料具有良好的生物相容性,为LCC在人体组织工程中的应用奠定基础。

银杏LCC制备多孔生物载体及在人体肝细胞培养中的应用

以银杏木质素-碳水化合物复合体(LCC)为原料,通过洗脱支架的方法制备医用多孔生物载体,并利用红外光谱、液相色谱、核磁共振波谱及扫描电子显微镜对该生物载体的主要成分含量、化学结构以及表面形态进行分析。结果表明:以银杏LCC为原料可以制备性能优良的生物载体。该载体不仅含有愈创木基型苯丙烷结构单元,而且糖组分中对人体肝细胞有较高生物相容性的半乳糖和甘露糖分别占3.30%和21.94%。制备的多孔生物载体孔隙率可达60%以上,平均孔径约为130μm。用多孔生物载体进行人体肝细胞培养,发现人体肝细胞能够成功地在银杏LCC多孔生物载体上生长,且细胞增殖较快,白蛋白分泌和葡萄糖代谢活性的测定结果表明肝细胞具有较高的代谢活性。研究结果表明银杏LCC多孔生物载体具有良好的生物相容性。

杨木MWL和LCC制备多孔生物载体及其在人体肝细胞培养中的应用

为了比较磨木木质素(MWL)与木质素-碳水化合物复合体(LCC)与人体肝细胞的生物相容性,从杨木中提取MWL和LCC,制备水凝胶,冷冻干燥形成多孔生物载体。利用红外光谱和扫描电子显微镜对多孔生物载体的成分及表面形态进行了分析,采用多孔生物载体对人肝细胞进行体外培养,并对肝细胞形态及代谢活性进行检测。结果表明:LCC基载体中木质素含量较低而碳水化合物含量较高,因此其两亲性较MWL基载体好。以MWL和LCC制备的多孔生物载体,孔隙率达到60%左右,平均孔径约为30μm。细胞形态、白蛋白分泌和葡萄糖代谢的分析结果显示,相比MWL基载体,LCC基多孔生物载体能更好地促进肝细胞长期生长,具有更好的生物相容性。

果胶前驱体6-^(13)C标记示踪法研究果胶与木质素的连接方式

为了从碳水化合物的角度研究果胶-木素复合体之间的结构,本文采用13C同位素示踪标记法,通过对植物体中的果胶前驱物α-D-葡萄糖醛酸6位碳上进行13C同位素标记,得到植物体内合成的带13C6标记的果胶-木素复合体,并用果胶酶对果胶-木素复合体进行酶解,利用红外、高分辨率固体13C-NMR以及液体13C-NMR技术分析带13C标记的稻秆粉末、LCC以及酶解后LCC,发现果胶通过6位上的C原子与木质素苯丙烷结构以酯键的形式连接,且样品中木素结构单元之间主要以β-O-4、β-1、β-5和松柏醇结构的方式连接。

聚合机理的研究——松柏醇葡萄糖-β-D-葡萄糖苷-[α-^(13)C]与造纸废水中的LCC的聚合反应

研究了在木素氧化酶催化的体系下,木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-13C]与废水中的木素碳水化合物复合体反应的方法及其机理。采用13C同位素示踪技术,并结合红外谱图分析、核磁共振技术来探讨松柏醇葡萄糖苷与废水中木素碳水化合物复合体的聚合产物的化学结构。同时应用GPC分析手段测定了聚合产物的相对分子质量Mn。研究表明:木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷能与废水中LCC发生脱氢聚合反应,同时GPC测定的结果表明聚合后相对分子质量也明显增大,Mn从11320上升到23810~36886。

草木半纤维素的研究进展

结合前人的研究成果综述了各种草木原料中半纤维素的类型、结构形式及制备方法,特别指出在造纸原料和纸浆中存在部分半纤维素与木质素发生化学键连接形成了木质素-碳水化合物复合体(LCC),还对纸浆中的半纤维素对浆性能所产生的影响加以阐述,针对半纤维素在造纸工业中所引起的"假木质素"问题总结出相应的应对策略。此外,还概述了从草木原料中制备粗半纤维素的分离方法以及对其进一步纯化的技术,对半纤维素的检测手段也做了介绍。

缩合型木素模型物的合成及LCC的变化情况

合成了一种缩合型木素模型化合物———脱氢二香草醇,并利用红外光谱、核磁共振谱对其进行了分析和确认。在此基础上,模拟硫酸盐法蒸煮过程,将合成的木素模型物和典型的半纤维素组成部分(木聚糖、木糖)进行蒸煮,然后利用酸析沉淀木素、乙酸乙酯抽提的方法将蒸煮后的产物分级,并利用FT-IR1、3C-NMR对分级后的各个部分进行分析,探讨传统硫酸盐法制浆过程中木素-碳水化合物复合体(LCC)的形成机理。

纤维素前驱物6-^(13)C标记示踪研究纤维素与木质素连接方式

从细胞壁多糖的角度分析糖单元与木质素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式,合成了带6-13C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖,并将其与苯丙氨酸解氨酶(PAL)的抑制剂L-2-氨氧基-3-苯基丙酸(AOPP)及外源性木质素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内,分析结果证明了(6-13C)尿苷二磷酸葡萄糖是对植物中纤维素进行选择性13C标记的合适的前驱物。从正常生长的银杏新生木质部组织提取木质素-碳水化合物复合体(LCC),并用纤维素酶和半纤维素酶酶解LCC得LCC酶解产物(EDLCC)。红外光谱及13C NMR检测LCC和EDLCC,分析证实了纤维素6位碳与木质素以苯甲醚键方式连接。

纤维素^(13)C同位素示踪法研究纤维素与木素连接方式

为了阐明裸子植物中纤维素与木素之间的连接方式,从多糖的角度分析糖单元与木素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式,合成了带6-13 C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖,并将其与PAL酶的抑制剂AOPP及外源性木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内。碳13丰度检测得知纤维素在细胞壁的沉积主要是从在初生壁开始,高分辨率固体核磁13 C NMR分析证实了纤维素6位碳与木素以苯甲醚键等方式连接。

同位素标记法用于植物纤维中LCC蒸煮过程中结构变化的研究

为了研究植物纤维原料中的木素-碳水化合物复合体(lignin-carbohydrate complexes,LCCs)在硫酸盐法蒸煮过程中的结构变化,向天然植物稻秆中投入带13 C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷,用Bjrkman的方法将木素-碳水化合物复合体从稻秆粉末中分离出来,结合红外光谱和高分辨率的液态13 C NMR检测分析发现木素与糖类主要是通过苯甲醚键、酯键和缩醛键连接。其中,在LCC中木素的主要结构为β-O-4结构。将分离出来的带标记的LCC模拟硫酸盐法蒸煮,分离得到木素-碳水化合物复合体的硫酸盐木素。通过对天然稻秆LCC硫酸盐木素和稻秆LCC硫酸盐木素-[α-13 C]的红外光谱和高分辨率13 C NMR分析,证实了在稻秆LCC硫酸盐蒸煮后,产物中还存在少量以苯甲醚键和缩醛键连接的LC结构。另外,所得硫酸盐木素主要以β-O-4结构为主,含有少量的β-β、β-5和β-1结构。

半纤维素对浆纸质量的影响

随着高得率浆的发展以及农业废弃物的不断开发和利用,半纤维素的研究倍加受到人们的重视。以往的研究主要集中在半纤维素的提取工艺和结构特征的探讨方面,本文则主要从纸浆中半纤维素的存在方式,半纤维素制浆过程中的变化以及半纤维素对纸浆特性和成纸性能的影响等方面做了分析和综述。

硫酸盐法制浆黑液中主要有机组分的热解特性研究

采用管式炉对硫酸盐法竹子、阔叶木混合制浆黑液固形物(BLS)及其三种主要组分碱木素(AL)、多糖(PLS)和木素-碳水化合物复合体(LCC),在400～800℃进行热解,全面分析了各相热解产物组成与分布规律。结果表明,BLS及其三种主要组分的热解产物组成与分布规律存在明显差异。AL、PLS和LCC对BLS热解产生H2和CO的产率影响不大,PLS热解生成CO2的能力明显高于BLS、AL和LCC。BLS热解液相产物中的酚类和醚类主要是来自AL和LCC;酮类和酸类是由AL、PLS和LCC共同贡献的。BLS、AL、PLS和LCC热解半焦表面形貌存在明显差异。在BLS热解过程中,AL、PLS和LCC会相互影响、相互制约,共同决定着BLS的热解特性。

LCC生物活性和药理活性的研究进展

木质素-碳水化合物复合体(LCC)是植物细胞壁重要的组成部分之一,是由木质素和高聚糖通过化学键联接而成。LCC具有一定的生物活性和生物相容性,并且无毒、可降解,是一种良好的医用高分子。LCC多样性的物化性质,同时也带来了其多样性的药理活性及生物活性。本文综述了LCC生物活性和生物相容性在生物医药、生物材料等方面的应用,同时介绍了LCC抗肿瘤、抗病毒和抗菌等药理活性。